微生物的遺傳和育種

1、 19281928年年, ,英國(guó)微生物學(xué)家英國(guó)微生物學(xué)家Griffith(Griffith(格里費(fèi)斯）格里費(fèi)斯）做了肺炎鏈球菌做了肺炎鏈球菌 的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)說明了加熱殺死的的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)說明了加熱殺死的S S型菌型菌, ,在細(xì)胞內(nèi)有一種具有遺在細(xì)胞內(nèi)有一種具有遺 傳轉(zhuǎn)化能力的傳轉(zhuǎn)化能力的物質(zhì)物質(zhì), ,可進(jìn)入可進(jìn)入R R型菌細(xì)胞內(nèi)型菌細(xì)胞內(nèi), ,使使R R型菌獲得表達(dá)莢膜的遺型菌獲得表達(dá)莢膜的遺 傳特性。傳特性。 超速離心 脂類除去 進(jìn)入 顯示出DNA的優(yōu)勢(shì) 離心離心 32p85% 35s75% 離心離心 苯酚苯酚 苯酚苯酚 HRV B 煙草煙草花葉病毒經(jīng)弱堿、尿素、去垢劑等處理花葉病毒經(jīng)弱

2、堿、尿素、去垢劑等處理, ,可以將其蛋白外殼與可以將其蛋白外殼與 RNARNA分開分開, ,重新將蛋白外殼與重新將蛋白外殼與RNARNA混合混合, ,病毒粒子又會(huì)重建。病毒粒子又會(huì)重建。 染色體的一般形態(tài)結(jié)構(gòu)染色體的一般形態(tài)結(jié)構(gòu) 染色體組型 DNADNA分子形成環(huán)狀分子形成環(huán)狀, , 這種環(huán)呈超螺旋狀這種環(huán)呈超螺旋狀 它從致密的含蛋白質(zhì)的它從致密的含蛋白質(zhì)的 結(jié)構(gòu)中伸出（支架）結(jié)構(gòu)中伸出（支架） DNADNA這種高度折疊的結(jié)構(gòu)使這種高度折疊的結(jié)構(gòu)使 DNADNA分子長(zhǎng)度壓縮了千余倍。分子長(zhǎng)度壓縮了千余倍。 （二）原核生物的質(zhì)粒 基因不僅存在在染色體基因不僅存在在染色體 上上, ,還存在于細(xì)胞中

3、的染還存在于細(xì)胞中的染 色體外的遺傳因子上色體外的遺傳因子上 真核生物真核生物 的的“質(zhì)粒質(zhì)?！?原核生物原核生物 的質(zhì)粒的質(zhì)粒 線粒體線粒體 細(xì)胞質(zhì)基因細(xì)胞質(zhì)基因葉綠體葉綠體 （質(zhì)體）（質(zhì)體）中心體中心體 動(dòng)動(dòng) 體體 共生生物共生生物:卡巴顆?？ò皖w粒 酵母菌的酵母菌的2 m質(zhì)粒質(zhì)粒 F因子因子 R因子因子 Col質(zhì)粒質(zhì)粒 Ti質(zhì)粒質(zhì)粒 巨大質(zhì)粒巨大質(zhì)粒 降解性質(zhì)粒降解性質(zhì)粒 1.1.質(zhì)粒（質(zhì)粒（plasmidplasmid）定義）定義: : 一種獨(dú)立于染色體外一種獨(dú)立于染色體外, ,能進(jìn)行自主復(fù)制的細(xì)胞質(zhì)遺傳因子能進(jìn)行自主復(fù)制的細(xì)胞質(zhì)遺傳因子, , 主要存在于各種微生物細(xì)胞中。主要存在于各

4、種微生物細(xì)胞中。 (1)(1)質(zhì)粒的分子結(jié)構(gòu)質(zhì)粒的分子結(jié)構(gòu) 通常以共價(jià)閉合環(huán)狀通常以共價(jià)閉合環(huán)狀(covalently closed circle(covalently closed circle, ,簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱CCC)CCC)的的 超螺旋雙鏈超螺旋雙鏈DNADNA分子存在于細(xì)胞中分子存在于細(xì)胞中; ; 也發(fā)現(xiàn)有線型雙鏈也發(fā)現(xiàn)有線型雙鏈DNADNA質(zhì)粒和質(zhì)粒和RNARNA質(zhì)粒質(zhì)粒; ; 質(zhì)粒分子的大小范圍從質(zhì)粒分子的大小范圍從1kb1kb左右到左右到1000kb;1000kb; （細(xì)菌質(zhì)粒多在（細(xì)菌質(zhì)粒多在10kb10kb以內(nèi)）以內(nèi)） 質(zhì)粒的檢測(cè)質(zhì)粒的檢測(cè) t 提取所有胞內(nèi)提取所有胞內(nèi)DNADN

5、A后電鏡觀察后電鏡觀察; ; S=青霉素敏感菌株 R=青霉素抗性菌株 GGT CCA GAT CTA GTT CAA GAT CTA 轉(zhuǎn)換 置換 CAC UAG UAU UCC 配對(duì)原則配對(duì)原則: : 6 6位上是氨基的嘌呤位上是氨基的嘌呤- - -4-4位上是酮基的位上是酮基的 嘧啶嘧啶 6 6位上是酮基的嘌呤位上是酮基的嘌呤- - -4-4位上是氨基的位上是氨基的 嘧啶嘧啶 A ATT T H H H C C C G C N CH N C C NH2 N CH NH N CH N C C N HC N C H O H HNO2 A H 轉(zhuǎn)座酶切開 轉(zhuǎn)座因子 靶序列 插入 （置換） （缺失）

6、 （插入） （倒位 ） （相互易位易位） （置換） （缺失） （插入） 艾姆斯氏試驗(yàn) 誘變誘導(dǎo)物 回復(fù)突變型 實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖抢脿I(yíng)養(yǎng)缺陷型的回復(fù)突變來檢測(cè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖抢脿I(yíng)養(yǎng)缺陷型的回復(fù)突變來檢測(cè) 環(huán)境或食品中是否存在化學(xué)致癌劑。環(huán)境或食品中是否存在化學(xué)致癌劑。 （野生型）野生型） 營(yíng)養(yǎng)缺陷型的營(yíng)養(yǎng)缺陷型的 His組氨酸 Trp色氨酸 降解 A株菌株菌:trp- his B株菌株菌: trp his- 燒結(jié)玻璃隔板燒結(jié)玻璃隔板 缺陷噬菌體缺陷噬菌體 流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)示意圖流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)示意圖 酶 缺陷噬菌體 DNA片段 正常正常 噬菌體和轉(zhuǎn)導(dǎo)半乳糖（噬菌體和轉(zhuǎn)導(dǎo)半乳糖（gal）的缺陷型噬菌體）的缺陷型噬菌體( dg)的形成過程的形成過程 發(fā)生誤切頻率發(fā)生誤切頻率10 4 10 6 因此形成轉(zhuǎn)導(dǎo)子的因此形成轉(zhuǎn)導(dǎo)子的 頻率低頻率低 條件條件:感染復(fù)數(shù)感染復(fù)數(shù) m.o.i1 低頻轉(zhuǎn)導(dǎo): 定義:指通過一般溶源菌釋放的噬菌體所進(jìn)行的轉(zhuǎn)導(dǎo), 因其只能形成極少數(shù)轉(zhuǎn)導(dǎo)子,故稱低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)。 低頻轉(zhuǎn)導(dǎo)裂解物的形成 轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體（轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體（ dg）50% + 輔助噬菌體（輔助噬菌體（ ） 50% 再次侵染其他受再次侵染其他受 體細(xì)胞體細(xì)胞 ,m.o.I1 侵染的侵染的50% 受體菌變?yōu)檗D(zhuǎn)導(dǎo)子受體菌變?yōu)檗D(zhuǎn)導(dǎo)子 部分缺陷 噬菌體噬菌體 缺陷噬菌體噬菌體 1946年年 J.Lederberg等等 采用采用